资源简介 第六章 万有引力与航天 5 宇宙航行第二课时1.第一宇宙速度：v=7.9km/s (地面附近匀速圆周运动）一、宇宙速度a、第一宇宙速度是发射卫星的最小速度（发射速度不能低于它，否则卫星将不能环绕地球做圆周运动而落回地面）b、第一宇宙速度是最大的环绕速度（在环绕地球做匀速圆周运动的所有可能速度中）知识回顾2.第二宇宙速度：当物体的速度大于或等于11.2km/s时，卫星就会脱离地球的吸引，不再绕地球运行。我们把这个速度叫作第二宇宙速度。达到第二宇宙速度的物体还受到太阳的引力。3.第三宇宙速度：如果物体的速度大于或等于16.7km/s，物体就摆脱了太阳引力的束缚，飞到太阳系以外的宇宙空间去。这个速度叫第三宇宙速度。黄金代换二、人造地球卫星运行的规律 如图所示，A、B、C、D四条轨道中不能作为卫星轨道的是哪一条？ABCD三：人造地球卫星的运行轨道 人造卫星的轨道人造地球卫星的运行轨道 所有卫星都在以地心为圆心的圆（或椭圆）轨道上 三类人造地球卫星轨道：①赤道轨道，卫星轨道在赤道平面，卫星始终处于赤道上方②极地轨道，卫星轨道平面与赤道平面垂直，卫星通过两极上空③一般轨道，卫星轨道和赤道成一定角度。a、近地卫星 近地卫星是指卫星的轨道半径近似等于地球半径，其周期约为85分钟。其向心力由万有引力提供。四、二种常见人造卫星的轨道b、地球同步卫星 1、定义所谓地球同步卫星，是相对于地面静止的和地球具有相同周期的卫星，同步卫星必须位于赤道平面内，且到地面的高度一定。r v ω T a “全部固定” 圆轨道在赤道平面，即在赤道的正上方；周期与地球自转周期相同，为24小时；绕行方向为自西向东。 大家能否计算出同步卫星的高度，线速度呢？h练习： 求同步卫星离地面高度地球同步卫星能否位于厦门正上方某一确定高度h ？ 1）、只能分布在一个确定的赤道轨道上。 2）、周期与地球自转的周期相同:T＝24h。3）、角速度ω与地球的自转角速度相同。4）、离地面高度:h=36000km。5）、线速度: v =3.1km/s。特点：定轨道、定周期、定角速度、定高度、定线速度2、地球同步卫星的运行特征3、同步卫星的应用：主要用于通信3颗同步卫星可实现全球覆盖所以也叫通信卫星五、卫星变轨问题VF引F引＜F向离心运动F引＞F向向心运动卫星变轨原理Mm在A点万有引力相同AvF引12R卫星在圆轨道运行速度V1V2θ＞900减小卫星变轨原理v3F引L卫星变轨原理A使卫星进入更高轨道做圆周运动v3v4·思考：人造卫星在低轨道上运行，要想让其在高轨道上运行，应采取什么措施？在低轨道上加速，使其沿椭圆轨道运行，当行至椭圆轨道的远点处时再次加速，即可使其沿高轨道运行。卫星变轨原理1、卫星在二轨道相切点万有引力相同速度—内小外大（切点看轨迹）2、卫星在椭圆轨道运行近地点---速度大，动能大远地点---速度小，动能小同步卫 星变 轨时的各参量比较v1v3v2A>v1v3>v2Bv1>v3v2A > v1>v3>v2Bv2AAv2BB速度关系：加速度关系：周期关系：a1A = a2A>a2B =a3BT3 >T2 >T1 1、如图所示，发射同步卫星时，先将卫星发射至近地圆轨道1，然后经点火使其沿椭圆轨道2运行；最后再次点火将其送入同步圆轨道3。轨道1、2相切于P点，2、3相切于Q点。当卫星分别在1、2、3上正常运行时，以下说法正确的是（ ） A、在轨道3上的速率大于1上的速率 B、在轨道3上的角速度小于1上的角速度 C、在轨道2上经过Q点时 的速率等于在轨道3上经过Q点时的速率 D、在轨道1上经过P点时的加速度等于在轨道2上 经过P点时的加速度 QP2·31BD2、如图是发射地球同步卫星的简化轨道示意图，先将卫星发射至距地面高度为h1的近地轨道Ⅰ上．在卫星经过A点时点火实施变轨，进入远地点为B的椭圆轨道Ⅱ上，最后在B点再次点火，将卫星送入同步轨道Ⅲ.已知地球表面重力加速度为g，地球自转周期为T，地球的半径为R．求：（1）近地轨道Ⅰ上的速度大小；（2）远地点B距地面的高度。解：谢谢21世纪教育网（www.21cnjy.com) 中小学教育资源网站 有大把高质量资料？一线教师？一线教研员？欢迎加入21世纪教育网教师合作团队！！月薪过万不是梦！！详情请看：https://www.21cnjy.com/help/help_extract.php中小学教育资源及组卷应用平台 万有引力与航天第5节 宇宙航行 同步练习（第2课时）一、不定项选择1．由于通讯和广播等方面的需要，许多国家发射了地球同步卫星，这些卫星的（ ）A．质量可以不同 B．轨道半径可以不同C．轨道平面可以不同 D．速率可以不同2．（2018·黑龙江省青冈县一中高一期中）关于地球同步卫星，下列说法中正确的是（ ）A．它运行的线速度介于第一和第二宇宙速度之间B．它一定在赤道上空运行C．周期为24小时的卫星一定是同步卫星D．各国发射的这种卫星轨道半径不一样大3．2013年12月2日1时30分，“嫦娥三号”月球探测器搭载长征三号乙火箭发射升空。该卫星将在距月球表面高度为h的轨道上做匀速圆周运动，其运行的周期为T；最终在月球表面实现软着陆。若以R表示月球的半径，忽略月球自转及地球对卫星的影响。则（ ）A．“嫦娥三号”绕月运行时的向心加速度为B．月球的第一宇宙速度为C．“嫦娥三号”降落月球时，通常使用降落伞减速从而实现软着陆4．已知地球质量为M，半径为R，自转周期为T，地球同步卫星质量为m，引力常量为G，有关同步卫星，下列表述正确的是（ ）A．卫星距地面的高度为B．卫星的运行速度小于第一宇宙速度C．卫星运行时受到的向心力大小为D．卫星运行的向心加速度小于地球表面的重力加速度5．（2018·广东省遂溪县第三中学月考）我国自行研制的北斗导航系统，现已成功发射16颗北斗导航卫星。根据系统建设总体规划，将在2020年左右，建成覆盖全球的北斗卫星导航系统。现已知某导航卫星轨道高度约为21 500 km。同步轨道卫星的高度约为36 000 km，已知地球半径为6 400 km。下列说法中正确的是（ ）A．该导航卫星的向心加速度大于地球同步轨道卫星B．地球赤道上物体随地球自转的周期小于该导航卫星运转周期C．地球同步轨道卫星的运转角速度小于导航卫星的运转角速度D．该导航卫星的线速度大于6．下面关于同步通信卫星的说法中错误的是（ ）A．同步通信卫星和地球自转同步，卫星的高度和速率都是确定的B．同步通信卫星的角速度虽已被确定，但高度和速率可以选择C．我国发射第一颗人造地球卫星的周期是114 min，比同步通信卫星的周期短，所以第一颗人造卫星离地面的高度比同步卫星低D．同步通信卫星的速率比我国发射的第一颗人造卫星的速率小7．（2018·四川省广安第二中学校高一期中）如图所示，A是地球的同步卫星。另一卫星B的圆形轨道位于赤道平面内，离地面高度为h。已知地球半径为R，地球自转角速度为ω0，地球表面的重力加速度为g，O为地球中心。则（ ）A．若不考虑地球自转，卫星B的运行周期为B．B卫星的向心加速度小于赤道上物体的向心加速度C．由于B卫星的线速度大于A卫星的线速度，所以B卫星减速有可能到达A卫星所在轨道D．若卫星B绕行方向与地球自转方向相同，某时刻A、B两卫星相距最近（O、B、A在同一直线上），则至少经过时间，它们再一次相距最近8．（2018·四川省广安第二中学校高一期中）卫星的发射往往不是“一步到位”，而是经过几次变轨才定位在圆周轨道上的。神舟七号飞船发射升空后，先在近地点高度200公里、远地点高度347公里的椭圆轨道上运行5圈，当飞船在远地点时实施变轨进入347公里的圆轨道。飞船变轨过程可简化为如图所示，假设在椭圆轨道2的P点为椭圆轨道2进入圆轨道3的相切点，则（ ）A．在P点需要点火，使飞船加速B．飞船在轨道2经过P点时的加速度小于它在轨道3上经过P点的加速度C．飞船在轨道2经过P点时的速度大于它在轨道3上经过P点的速度D．飞船在轨道2上运动到Q点时的速度小于在轨道3上经过P点的速度9．（2018·天津市南开区模拟）有四颗地球卫星，a还未发射，在地球赤道上随地球表面一起转动，b是处于地面附近轨道的近地卫星，c是地球同步卫星，d是高空探测卫星，已知地球自转周期为24 h，所有卫星的运动均视为匀速圆周运动，各卫星排列位置如图所示，则（ ）A．a的向心加速度等于重力加速度gB．在相同时间内b转过的弧长最长C．c在4 h内转过的圆心角是D．d的运动周期可能是23 h10．（2018·云南省澄江一中高一期中）如图所示为北斗导航系统的部分卫星，每颗卫星的运动可视为匀速圆周运动。下列说法错误的是（ ）A．在轨道运行的两颗卫星a、b的周期相等B．在轨道运行的两颗卫星a、c的线速度大小C．在轨道运行的两颗卫星b、c的角速度大小D．在轨道运行的两颗卫星a、b的向心加速度大小参考答案1．A2．B3．D4．BD5．AC6．B7．AD8．A9．B10．D21世纪教育网 www.21cnjy.com 精品试卷·第 2 页 （共 2 页） HYPERLINK "http://21世纪教育网(www.21cnjy.com)" 21世纪教育网(www.21cnjy.com)中小学教育资源及组卷应用平台 第六章 万有引力与航天第五节 宇宙航行（第1课时） 【学习目标】1、 会解决涉及人造地球卫星运动的较简单的问题。2、了解二种常见的卫星近地卫星和同步卫星3、能掌握卫星变轨问题【重点、难点】重点：二种常见的卫星及卫星变轨问题难点：卫星变轨问题【合作探究一】1．人造地球卫星（1）人造地球卫星的轨道和运行速度卫星绕地球做匀速圆周运动时，是地球的 提供 ，卫星受到地球的引力方向指向地心，而做圆周运动的向心力方向始终指向 ，所以卫星圆周运动的圆心和地球的地心 。这样就存在三类人造地球卫星轨道： 轨道，卫星轨道在赤道平面，卫星始终处于赤道上方； 轨道，卫星轨道平面与赤道平面垂直，卫星通过两极上空；③一般轨道，卫星轨道和赤道成一定角度。【合作探究二】2、近地卫星及同步卫星．1）、近地卫星：问题1：什么样的卫星叫近地卫星？近地卫星具有哪些特点？说明你的依据。2）、同步卫星：问题2：什么样的卫星叫同步卫星？同步卫星具有哪些特点？说明你的依据。归纳总结：其特点是：①周期_____地球自转周期；T=24h;②角速度_____地球自转角速度；③轨道平面与赤道平面______；④所有同步卫星的轨道半径都______,他们距地面的高度_______，即他们处在______轨道上；3）．人造地球卫星内的物体也受到地球的引力，卫星内物体受到地球的引力正好提供物体做圆周运动的向心力，物体处于 状态。【合作探究三】变轨问题问题1：什么情况下卫星会出现变轨问题？变轨有几种情况？问题2：变轨前后在同一点，卫星的速度，加速度是什么关系？变轨前后卫星的线速度，角速度，周期，能量都发生了什么样的变化？归纳总结：当卫星由于某种原因速度突然改变时（开启或关闭发动机或空气阻力作用），万有引力就不再等于向心力，卫星将做变轨运动。(1)、当卫星的速度突然增加时，,即万有引力不足以提供向心力，卫星将做_________运动，轨道半径变_____，但一旦进入新的轨道运行由知其运行速度要_____。(2)、当卫星的速度突然减小时，，即万有引力大于卫星所需的向心力，卫星将做_________运动，轨道半径变_____，进入新的轨道运行时由知其运行速度将_____。【当堂检测】1．人造卫星绕地球做匀速圆周运动，其轨道半径为R，线速度为v，周期为T，若使该卫星的周期变为2T，可行的办法是( )A．R不变，线速度变为B．v不变，使轨道半径变为2RC．轨道半径变为RD．v不变，使轨道半径变为2．关于地球同步卫星，下列说法正确的是( )A．它的周期与地球自转周期相同B．它的周期、高度、速度大小都是一定的C．我国发射的同步通讯卫星可以定点在北京上空D．我国发射的同步通讯卫星必须定点在赤道上空3．据报道，我国的数据中继卫星“天链一号01星”于2008年4月25日在西昌卫星发射中心发射升空，经过4次变轨控制后，于5月1日成功定点在东经77°赤道上空的同步轨道．关于成功定点后的“天链一号01星”，下列说法正确的是( )A．运行速度大于7.9 km/sB．离地面高度一定，相对地面静止C．绕地球运行的角速度比月球绕地球运行的角速度大D．向心加速度与静止在赤道上物体的向心加速度大小相等4、发射地球同步卫星时，先将卫星发射至近地圆轨道1，然后点火，使其沿椭圆轨道2运行，最后再次点火，将卫星送入同步圆轨道3.轨道1、2相切于Q点，轨道2、3相切于P点，如图1所示，则当卫星分别在1、2、3轨道上正常运行时，以下说法正确的是( )A．卫星在轨道3上的速率大于在轨道1上的速率B．卫星在轨道3上的角速度小于在轨道1上的角速度C．卫星在轨道1上经过Q点时的加速度大于它在轨道2上经过Q点时的加速度D．卫星在轨道2上经过P点时的加速度等于它在轨道3上经过P点时的加速度当堂检测:1、C [由＝mR得，T＝＝2π，所以T′＝2T＝2π，解得R′＝R，故选C.2、ABD3．BC [由题意知，定点后的“天链一号01星”是同步卫星，即T＝24 h．由＝m＝mω2r＝mr＝ma，得：v＝，运行速度应小于第一宇宙速度，A错误．r＝，由于T一定，故r一定，所以离地高度一定，B正确．由ω＝，T同ω月，C正确．a＝rω2＝r()2.赤道上物体的轨道半径小于同步卫星的轨道半径，故赤道上物体的向心加速度小于同步卫星的向心加速度，D错误．]4．BD [本题主要考查人造地球卫星的运动，尤其是考查了地球同步卫星的发射过程，对考生理解物理模型有很高的要求．由G＝m得，v＝ .因为r3>r1，所以v3r1，所以ω3<ω1.卫星在轨道1上经Q点时的加速度为地球引力产生的加速度，而在轨道2上经过Q点时，也只有地球引力产生加速度，故应相等．同理，卫星在轨道2上经P点时的加速度等于它在轨道3上经过P点时的加速度．]321PQ21世纪教育网 www.21cnjy.com 精品试卷·第 2 页 （共 2 页） HYPERLINK "http://21世纪教育网(www.21cnjy.com)" 21世纪教育网(www.21cnjy.com) 展开更多...... 收起↑ 资源列表 太空站.wmv 神州五号发射实况_1.mp4 神舟七号发射、在轨、返回动画模拟.mp4 第5节宇宙航行ppt.pptx 第5节宇宙航行（第2课时）同步练习.doc 第5节宇宙航行（第2课时）导学案.doc
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